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绪论 1

0.1 材料的工程属性 1

0.2 现代成型技术的发展与应用 3

0.3 工程材料与成型的辩证关系 5

0.4 本课程的教学要求 7

第1章 工程材料及应用 8

1.1 工程材料的性能 8

1.1.1 工程材料的力学性能 8

1.1.2 工程材料的物理性能 21

1.1.3 工程材料的化学性能 27

1.1.4 工程材料的工艺性能 28

1.2 工程材料的类型 29

1.2.1 金属材料 30

1.2.2 高分子材料 39

1.2.3 陶瓷材料 41

1.2.4 复合材料 44

1.3 工程材料的应用 52

1.3.1 航空材料及应用 52

1.3.2 航天材料及应用 58

1.3.3 装甲防护材料及应用 61

1.3.4 船舶材料及应用 64

1.3.5 核电材料及应用 68

1.4 工程装备结构材料的选择与评估 72

1.4.1 工程装备结构的总体要求 72

1.4.2 工程装备结构选材原则 73

1.4.3 工程装备结构研制与评估 75

思考题 76

第2章 材料成型的工程基础 78

2.1 材料成型的工艺原理 78

2.1.1 材料成型的工艺类型 78

2.1.2 成型工艺过程与工件构形 80

2.2 材料成型的能源与设备 85

2.2.1 材料成型的能量形式 85

2.2.2 金属熔炼设备 88

2.2.3 金属锻造加热设备 90

2.2.4 锻压设备 92

2.2.5 焊接设备 94

2.2.6 注塑机 96

2.3 材料成型模具 97

2.3.1 模具概述 97

2.3.2 典型模具 98

2.4 材料成型数字化技术 102

2.4.1 材料成型数字化与快速工艺实现 102

2.4.2 材料成型数值模拟 104

思考题 108

第3章 铸造成型技术 109

3.1 金属铸造成型的基本原理 109

3.1.1 液态金属的充型能力与流动性 109

3.1.2 铸件的凝固与收缩 110

3.1.3 铸造应力及铸件的变形与裂纹 113

3.1.4 铸造合金的偏析和吸气性 115

3.2 铸造成型方法 116

3.2.1 砂型铸造 116

3.2.2 熔模铸造 125

3.2.3 压力铸造 128

3.2.4 金属型铸造 132

3.2.5 离心铸造 135

3.2.6 消失模铸造 136

3.3 铸造合金 137

3.3.1 铸铁 137

3.3.2 铸钢 138

3.3.3 铸造有色合金 138

3.4 铸造工艺设计 141

3.4.1 铸件结构的工艺性 142

3.4.2 铸造工艺设计及基本原则 143

3.4.3 铸造工艺CAD 149

思考题 151

第4章 塑性成型技术 152

4.1 金属塑性成型性能 152

4.1.1 塑性和塑性指标 152

4.1.2 塑性变形抗力 153

4.1.3 金属塑性成型中组织和性能的变化 155

4.1.4 金属塑性成型的基本规律 157

4.2 塑性成型方法 158

4.2.1 锻造成型 158

4.2.2 挤压、拉拔、轧制成型 170

4.2.3 板料成型工艺 173

4.2.4 旋压成型 180

4.3 锻造合金 183

4.3.1 碳钢及合金钢的锻造 183

4.3.2 有色金属的锻造 184

4.4 塑性成型工艺设计 187

4.4.1 自由锻工艺设计 187

4.4.2 模锻工艺设计 190

4.4.3 冲压工艺设计 195

思考题 199

第5章 焊接技术 200

5.1 焊接基本原理 200

5.1.1 焊接热源与热循环 200

5.1.2 母材熔化和焊缝成型 202

5.1.3 焊接接头的不均匀性 204

5.2 焊接方法 209

5.2.1 熔焊 210

5.2.2 压焊 219

5.2.3 钎焊 225

5.3 焊接合金 226

5.3.1 碳钢与合金钢的焊接 226

5.3.2 有色金属的焊接 229

5.4 焊接结构制造 230

5.4.1 结构件焊接工艺特点 230

5.4.2 焊接结构制造工艺 238

5.4.3 典型结构的焊接工艺 241

思考题 243

第6章 特种成型技术 245

6.1 粉末冶金成型 245

6.1.1 概述 245

6.1.2 粉末的制备 246

6.1.3 粉末成型 248

6.1.4 烧结 252

6.1.5 粉末冶金成型在工程装备中的应用 259

6.2 快速成型技术 259

6.2.1 立体印刷成型 260

6.2.2 选择性激光烧结（SLS） 261

6.2.3 叠层实体制造（LOM） 263

6.2.4 熔融沉积成型（FDM） 264

6.2.5 喷墨印刷 265

6.2.6 焊接成型 265

6.3 定向凝固与单晶生长 266

6.3.1 定向凝固技术 266

6.3.2 单晶体的制备 268

6.4 半固态成型技术 269

6.4.1 半固态金属坯料制备 269

6.4.2 成型方法 270

6.4.3 半固态成型技术的应用 272

6.5 高能率成型 272

6.5.1 爆炸成型 272

6.5.2 电液成型 273

6.5.3 电磁成型 273

6.6 超塑成型 274

6.6.1 材料的超塑性 274

6.6.2 材料的超塑成型 274

6.6.3 超塑成型／扩散连接 276

6.7 微成型与连接技术 278

6.7.1 微成型加工 278

6.7.2 微连接技术 280

思考题 283

第7章 非金属及复合材料的成型技术 284

7.1 聚合物的成型工艺 284

7.1.1 聚合物的成型性能 284

7.1.2 聚合物的成型工艺 287

7.2 陶瓷材料成型工艺 298

7.2.1 陶瓷材料的成型 298

7.2.2 陶瓷坯体的烧成 300

7.2.3 陶瓷烧结后的处理 302

7.3 复合材料的成型工艺 304

7.3.1 聚合物基复合材料的成型工艺 304

7.3.2 金属基复合材料的成型 310

7.3.3 陶瓷基复合材料的成型 315

思考题 319

第8章 工程材料的表面技术 320

8.1 概述 320

8.1.1 工程结构对材料表面性能的要求 320

8.1.2 表面技术 322

8.2 热喷涂 323

8.2.1 热喷涂原理 323

8.2.2 热喷涂方法 325

8.2.3 喷涂材料 328

8.3 堆焊 329

8.3.1 堆焊的作用 329

8.3.2 堆焊材料 330

8.3.3 堆焊工艺 332

8.4 气相沉积技术 333

8.4.1 物理气相沉积 333

8.4.2 化学气相沉积 337

8.4.3 等离子体增强化学气相沉积 338

8.5 水溶液沉积技术 339

8.5.1 电镀的基本原理 339

8.5.2 电刷镀的基本原理 340

8.5.3 化学镀 341

8.5.4 化学转化膜 342

8.6 高能束表面改性技术 343

8.6.1 激光表面改性 343

8.6.2 电子束表面改性 345

8.7 金属表面形变强化 346

8.7.1 喷丸强化及应用 346

8.7.2 滚压和内孔挤压强化 347

思考题 348

第9章 材料成型质量检验 349

9.1 材料成型质量检验概述 349

9.1.1 材料成型质量的基本概念 349

9.1.2 质量检验的作用、基本职能和内容 350

9.2 成型件无损检验方法 352

9.2.1 射线检验 352

9.2.2 超声检测 354

9.2.3 磁粉检测 356

9.2.4 渗透检测 357

9.2.5 涡流检测 359

9.3 材料成型质量检验过程 361

9.3.1 成型前检验 361

9.3.2 成型过程检验 362

9.3.3 最终检验 363

思考题 364

参考文献 365